MD膜驱剂与阳离子表面活性剂混合体系的胶束性质

通过电导率法测定临界胶束浓度(CMC),研究了MD膜驱剂的浓度、温度及不同无机盐对MD膜驱剂与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)混合体系CMC的影响。研究表明:MD膜驱剂与DTAB混合后,可降低DTAB的CMC,并且CMC随着MD膜驱剂浓度的增加而减小。温度从25℃升高到50℃时,4 mmol/L MD膜驱剂/DTAB混合体系的CMC增大。无机盐的加入有利于混合体系CMC的降低,相同价态的阴离子对CMC的影响相近,高价阴离子降低CMC的效果好于低价阴离子。

MD膜驱剂与烷基季铵盐复配改性粘土的润湿性

用Washburn法对比了单分子双季铵盐(MD膜驱剂)、四乙基溴化铵[(Et)4NB]、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)单独及复配溶液对粘土润湿性的影响。研究结果表明,以MD膜驱剂、(Et)4NB,DTAB,CTAB单独作为改性剂,粘土吸附MD膜驱剂的亲水性大于(Et)4NB,DTAB,CTAB,而亲油性均小于(Et)4NB,DTAB,CTAB。MD膜驱剂分别与(Et)4NB,DTAB,CTAB以不同比例复配的溶液改性粘土随着MD膜驱剂所占比例的增大亲水性增强,亲油性减弱;尤其当MD膜驱剂以较小比例与短链季铵盐(Et)4NB复配时,比(Et)4NB单独改性的亲水性明显增强,而亲油性明显减弱。

MD膜驱剂对水包油乳状液的破乳作用

MD膜驱油现场试验中发现采出的含油污水有逐渐变清的趋势。实验考察了MD 1膜驱剂 (一种单分子双季铵盐 )对油田采出水的zeta电位、脱油率和水包油乳状液的脱水率的影响 ,结果表明 ,MD 1在水中电离生成的阳离子压缩双电层 ,zeta电位随着MD 1浓度的增加而增加 ,压缩双电层是渐进过程 ;MD 1对油田采出水的破乳作用随MD 1浓度增加而增加并且与采出水的含油量有关 ,含油量低时破乳脱油效果不佳 ;由阴离子表面活性剂ORS 4 1和非离子表面活性剂OP 10为乳化剂形成的水包油乳状液 (油相为含 1%胶质和沥青质的煤油 ) ,其脱水率均随MD 1浓度的增加而增加 ,但在乳化剂为OP 10时脱水率较低 ;MD 1膜驱剂与油相中的胶质及沥青质作用 ,破坏油水界面致使油滴聚并、破乳。图 7表 2参

MD膜驱剂的粘土稳定性研究 Ⅰ.静态试验

粘土的膨胀和分散是引起地层伤害的两个重要因素。通过测定Zeta电位、XRD、悬浮液透光率、FT-IR考察了MD膜驱剂(MDFFA)对粘土稳定性的作用。结果表明,MDFFA的浓度低于0.3 mmol/g(以蒙脱土质量计)时,蒙脱土悬浮液Zeta电位的提高是由于膜驱剂分子的吸附改变了蒙脱土的层电荷;高于此浓度时,Zeta电位进一步提高是由于双电层的压缩。随着MDFFA浓度的增大,蒙脱土的完全膨胀层向部分膨胀层转化,并且经水冲洗、浸泡后,其XRD谱峰位置变化不大。较高浓度的MDFFA,能有效地抑制蒙脱土的分散,且不会形成对地层有害的絮凝体。MDFFA使蒙脱土层间水的含量明显降低。

MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能

用静态吸附法研究了MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能和机理。在pH值为 2～ 12范围内 ,蒙脱土及中原油砂颗粒对膜驱剂的静电引力随电位降低而增大。蒙脱土离子交换容量大 ,主要为离子交换吸附 ,吸附量较大 ,吸附能垒低 ,吸附速率大 ,单位吸附的能量变化不大。中原油砂主要为离子对吸附 ,吸附量小 ,有一定能垒 。

MD膜驱剂与季铵盐对油藏矿物润湿性的影响

用Washburn法对比了单分子双季铵盐MD膜驱剂、四乙基溴化铵[(Et)4NB]和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油藏矿物润湿性的影响。研究结果表明,油藏矿物吸附MD膜驱剂或(Et)4NB亲水性大于CTAB,大庆、中原油砂吸附MD膜驱剂或(Et)4NB亲水性增加;油藏矿物吸附不同季铵盐亲油性大部分降低。沥青质-油藏矿物(除沥青质-高岭土)吸附不同季铵盐亲油性都有增加;油砂及沥青质-油砂吸附MD膜驱剂亲油性小于(Et)4NB和CTAB,对油田的水驱和三次采油具有重要意义。

沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的ζ电势

从分子沉积(MD)膜驱剂与原油活性组分沥青质模型油的ζ电势出发,考察了水相pH、MD膜驱剂质量浓度、盐浓度、沥青质质量浓度、芳香度等对水包模型油乳状液的ζ电势的影响,并进一步探讨了水包油乳状液的稳定性。结果表明,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势均随pH增加而降低,等电点由2 8变为3 1;模型油/MD膜驱剂溶液的ζ电势随MD膜驱剂质量浓度的增加而增加,MD膜驱剂具有压缩双电层的作用;盐浓度越大,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势越高;随沥青质质量浓度的增加,ζ电势均有所降低,但质量浓度达到400mg/L后,ζ电势增加;随对二甲苯体积分数增加,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势均有增大趋势;从总体看,MD膜驱剂的加入能降低沥青质模型油在水中的分散稳定性。

MD膜驱剂驱油机理探讨

MD膜驱油已成为提高采收率的一种新方法。为了深入认识其驱油机理,实验测定了从兴隆台油田驱油现场取得的两个MD膜驱剂样品MD A100和MD A200的表面张力和界面张力、表面润湿性、表面电性并进行了讨论。MD A100为单分子双季铵盐MD 1的250g/L水溶液,MD A200为MD 1同系物的180g/L水溶液。结果表明:MD膜驱剂没有表面活性和界面活性,不是表面活性剂;MD膜驱剂能改变表面润湿性,可将强水湿表面(相对接触角为4.2°)转变为中性润湿(1800mg/LMD A100和MD A200溶液的相对接触角为89.9°和88.4°),可将油湿表面(114.1°)转变为中性润温(分别为90.2°和91.5°)。MD膜驱剂溶液能改变表面电性,当MD膜驱剂的质量浓度由600mg/L增加到900mg/L(亲油砂)或由900mg/L增加到1200mg/L(亲水砂)时负电表面转变为正电表面,即存在一个zeta电位为零的浓度。这说明MD膜驱剂驱油时润湿反转机理和表面电性反转机理起主要作用,也即MD膜驱剂的强烈吸附作用改变了砂岩表面的性质,引起原油存在状态的变化,从而有利于原油的采出。表3参7。

MD膜驱剂对油藏矿物ζ电位的影响

用微电泳法考察了3种季铵盐(MD膜驱剂、四乙基溴化铵((Et)4NB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))和无机盐对石英砂和大庆油砂界面电性的影响.结果表明,3种季铵盐对石英砂ζ电位影响的顺序为:CTAB>MD膜驱剂>(Et)4NB.无机盐使石英砂在MD膜驱剂溶液中的ζ电位升高,无机盐中的Al3+离子影响比Ca2+和Na+离子明显.大庆油砂在MD膜驱剂和(Et)4NB溶液中的ζ电位较沥青质-大庆油砂的低,而大庆油砂在吸附沥青质前后在CTAB溶液中的ζ电位变化很小.理论计算表明,沥青质-大庆油砂饱和吸附季铵盐的ζ电位大于大庆油砂,季铵盐在沥青质-大庆油砂表面的相对覆盖率小于大庆油砂.

MD膜驱剂和单季铵盐对界面Zeta电位的影响

MD膜驱油技术是一种新型提高原油采收率技术。为对比MD膜驱剂 (单分子双季铵盐 )和几种单季铵盐在界面作用中的差别 ,运用微电泳法分别考察了这些化合物与高岭土 /水和沥青质对二甲苯溶液 /水的界面作用。结果表明 ,Zeta电位能够反映出MD膜驱剂与单季铵盐在界面的静电作用及范德华力作用的差别。MD膜驱剂和单季铵盐与沥青质对二甲苯溶液 /水界面的作用比与高岭土 /水界面的作用大 ;范德华力在单季铵盐与沥青质对二甲苯溶液 /水界面作用中的比重比在单季铵盐与高岭土 /水界面作用中的比重大。MD膜驱剂和单季铵盐与两界面的作用大小顺序为 :MD膜驱剂 四丁基溴化铵 >四乙基溴化铵和四甲基溴化铵。MD膜驱剂与单季铵盐的不同主要在于其电荷量大 。

MD膜驱剂与烷基季铵盐复配改性黏土防膨性能研究

以一种二价季铵盐(MD膜驱剂)与四乙基溴化铵[(Et)4NBr]、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的复配溶液为改性剂,考察改性膨润土的膨胀性以及复配体系中不同烷基季铵盐在改性膨润土层间的吸附量.对改性膨润土用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)和热重(TG)分析表征.结果表明:与MD膜驱剂单独改性膨润土相比,不同复配体系进入膨润土层间,使得层间距降低,有较好的防膨作用.相同浓度时,膨润土对(Et)4NBr或MD膜驱剂的摩尔吸附量低于DTAB或CTAB,且膨润土对MD膜驱剂与DTAB、CTAB复配溶液的吸附量大于对MD膜驱剂单独改性的吸附量.

MD膜驱剂/SDS混合体系的水溶液性质

通过电导率法测定临界胶束浓度(c_(mc)),研究了 MD 膜驱剂与阴离子表面活性剂(SDS)混合体系的胶束性质,通过透光率法研究了 MD 膜驱剂对阴离子表面活性剂与多价阳离子沉淀行为的影响。结果表明,MD 膜驱剂与 SDS 混合后可降低 SDS 的 c_(cm)并且 c_(cm)随着 MD 膜驱剂浓度的增加而减小;温度从25℃升至50℃,2 mmol/L的 MD 膜驱剂/SDS 混合体系的 c_(mc)降低;在所考察范围内,NaCl 的加入有利于混合体系 c_(cm)的降低。MD 膜驱剂与SDS 混合后没有发生沉淀现象,且 MD 膜驱剂可抑制 SDS 与多价阳离子 Ca^(2-)的沉淀行为,其效果比 NaCl,NaOH 和NaHCO_3抑制 SDS 与多价阳离子 Ca^(2-)沉淀的效果好。

沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力

从MD膜驱剂与原油界面活性组分沥青质模型油的界面张力出发,考察了作用时间、水相pH、MD膜驱剂质量浓度、盐浓度、沥青质含量、芳香度、温度等对模型油/水界面张力的影响,并根据扩散控制机理解释了动态界面张力初期过程,进一步揭示了MD膜驱油技术的机理。结果表明,沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力先随时间增加而降低,约15min后达到平衡,达到平衡之前的过程基本上符合扩散控制过程;MD膜驱剂的加入并不能改变pH对模型油/水界面张力的影响趋势;在所考察的条件范围内,沥青质模型油/水溶液的界面张力不随MD膜驱剂质量浓度增加而改变,其值约为19 65mN/m;NaCl对界面张力的影响不明显;沥青质质量浓度从0增加到1000mg/L时,模型油/水和模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力分别从23 4mN/m和22 0mN/m逐渐下降至20 0mN/m和18 8mN/m;温度从25℃升高到45℃时,模型油/水溶液的界面张力降低;但芳香度从0增加到100%时,其界面张力均从21 0mN/m增加至31 5mN/m。MD膜驱剂是表面非活性物质,在驱油时不存在低界面张力提高采收率的机理。

分子沉积(MD)膜驱剂多羟基三季铵盐的合成、吸附与润湿性能

国内分子沉积(MD)膜驱油中使用的膜驱剂为单分子双季铵盐。以二甲胺、环氧氯丙烷、2-二甲氨基乙醇为原料,合成了一种可用作MD膜驱剂多羟基的单分子三季铵盐。在25℃、中性条件下,该多羟基三季铵盐在内蒙古图牧吉油砂上吸附5 h达到平衡,饱和吸附量为16 mg/g,温度升高时饱和吸附量降低。吸附等温线符合Langmuir定律,表明为单分子层吸附,且吸附为放热过程。接触角测定结果表明,该多羟基三季铵盐能够使亲油的砂岩表面(98.985°)转变为弱亲油(83.592°),亲水的砂岩表面(50.665°)更加亲水(35.408°),使带有负电的亲油砂岩表面(107.672°)由亲油性向亲水性的转变更加明显(72.000°)。NaCl的加入有利于砂岩表面的润湿性转变。

辽河油田兴42块兴53井组MD膜驱油研究

将辽河油田兴42油藏岩心以不同方式处理并饱和兴隆台采油厂脱气脱水原油,在65～67℃下用兴二联回注水驱替至流出液含水98%,再用MD 1膜驱剂(一种单分子双季铵盐,分析试剂)的0.01mmol/L水溶液驱替至含水98%,得到了如下驱油结果并从MD膜驱油机理作了解释:在水驱基础上MD膜驱提高采收率的幅度,在直接饱和原油的岩心上一般很高,3个岩心为13.32%～15.73%,1个岩心为8.86%;在含束缚水的油饱和岩心上略低(15.92%和9.37%);在洗油、洗盐的含束缚水的油饱和岩心上极低(1.96%);在油中长期浸泡后的洗油、洗盐、含束缚水油饱和岩心上则很高(16.19%和15.93%);在直接饱和油的非油藏岩心上很低(4.04%)。在兴42块兴53一注五采高含水井组实施了MD膜驱油先导性矿场试验(井组油井含水80.0%～98.3%,平均92.4%),1998年5～10月注入有效成分25%的工业膜驱剂40t,注入液浓度2500～3000mg/L,注入总量0.005PV。5口采油井中有4口增产油、增产气并减产水,有效期超过2年。截止2000年11月有效期尚未结束,每注入1t工业膜驱剂已增产原油172t,经济效益可观。给出并讨论了膜驱油前后全井组和2口典型井的产油、含水曲线及全井组产气曲线。膜驱油过程伴随油井增产气过程,其特点是检验膜驱是否有效及有效期长短的矿场判据。图5表4表5。

分子沉积(MD)膜提高采收率的实验室研究

以二甲胺、环氧氯丙烷、2-二甲氨基乙醇为原料,合成一种多羟基的单分子三季铵盐MD膜剂分子,研究了其与一种有机聚季铵盐(聚合物型MD膜驱剂)进行复配得到的驱替用的MD膜驱剂的驱油效果。利用该MD膜驱剂可在三元复合驱后进一步提高采收率达4.55%。

单分子烷基季铵盐改性蒙脱石性能分析

以四甲基溴化铵(TMAB)、四乙基溴化铵((Et)4NB)、二价季铵盐(MD膜驱剂)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,考察改性蒙脱石的膨胀性、含水量和吸附量,并对改性蒙脱石用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)和热重(TG)分析表征。结果表明:TMAB,(Et)4NB和MD膜驱剂主要以单分子平躺在蒙脱石晶层间,使层间距降低,有较好的防膨作用;DTAB和CTAB可以在蒙脱石晶层间以单层平卧、双层平卧、假三层及倾斜等多种方式排列,使层间距增加;在相同浓度时,蒙脱石对(Et)4NB或MD膜驱剂的吸附量低于对TMAB,DTAB和CTAB的吸附量。

烷基季铵盐二次改性膨润土的防膨性能

用X射线衍射(XRD)方法,考察了一种二价季铵盐(MD膜驱剂)一次改性,十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)二次改性膨润土的膨胀性以及CTAB一次改性、MD膜驱剂或四甲基溴化铵(TMAB)二次改性膨润土的膨胀性。结果表明,MD膜驱剂分子通过阳离子交换进入膨润土层间,并以单分子平躺在层间,使层间距降低,不易被DTAB和CTAB分子取代。MD膜驱剂和TMAB可使经低浓度CTAB改性的膨胀性膨润土层间距降低,且MD膜驱剂的防膨作用强于TMAB。

一种二价季铵盐在粘土矿物上的吸附

研究了一种不显著降低界面张力的二价季铵盐化合物(MD膜驱剂)在粘土矿物上的吸附.选取蒙脱土(Su-M)和膨润土(B)两种粘土矿物作为研究对象,其阳离子交换容量(CEC)分别为0.44和0.88mmol·g-1.研究结果表明,MD膜驱剂在低的加入浓度下,MD膜驱剂分子在两种粘土矿物上能全部被吸附,此外,其在Su-M上的饱和吸附量达到100%CECSu-M,而在B上仅为77%CECB.MD膜驱剂只能吸附在粘土矿物的负电荷点上,而不能吸附在单元层外表面的Si-OH中性点上.XRD数据显示,随MD膜驱剂添加浓度的增大,两种粘土矿物的干态层间距略有减小,并根据分子的理论空间尺寸,认为MD膜驱剂在粘土层间只能以单层平卧方式排列.